La corsa verso i superconduttori a temperatura ambiente potrebbe aver trovato una marcia in più, grazie a un metodo che combina intelligenza artificiale e fisica quantistica. Un team internazionale guidato dalla professoressa Päivi Törmä dell’Università di Aalto ha dimostrato che il machine learning può setacciare un numero quasi infinito di combinazioni chimiche per individuare i candidati più promettenti, riducendo drasticamente i tempi di scoperta. E non si tratta solo di teoria: due nuovi superconduttori sono già stati identificati, sintetizzati e verificati sperimentalmente.

I superconduttori, materiali capaci di condurre elettricità senza alcuna resistenza, esistono già e vengono utilizzati in tecnologie che vanno dai computer quantistici ai treni a levitazione magnetica, passando per i reattori a fusione e i sistemi di neuroimaging medico. Il problema è che funzionano solo a temperature bassissime, vicine allo zero assoluto, e richiedono sistemi di raffreddamento costosi e complessi. Trovarne uno che funzioni a temperatura ambiente cambierebbe radicalmente il panorama energetico globale. Basterebbe pensare a cosa significherebbe sostituire i conduttori tradizionali nei data center e nei computer: il consumo energetico crollerebbe e l’impronta termica del settore ICT si ridurrebbe in modo impressionante.

Come funziona il nuovo approccio basato sull’IA

Il consorzio SuperC, fondato nel 2023 dalla professoressa Törmä insieme a un gruppo internazionale di fisici, è la prima collaborazione globale coordinata dedicata specificamente alla scoperta di nuovi superconduttori. L’obiettivo dichiarato è ambizioso: trovare un superconduttore a temperatura ambiente entro il 2033.

Nel lavoro più recente, pubblicato su Physical Review Research, il team ha identificato due nuovi materiali superconduttori: YRu3B2 e LuRu3B2. Le loro proprietà derivano da elettroni che formano bande piatte all’interno di un reticolo kagome, una struttura geometrica ispirata ai tradizionali motivi giapponesi di intreccio dei cestini. Il processo è stato strutturato in fasi: prima il machine learning ha scremato enormi quantità di combinazioni elementari possibili, poi un algoritmo specializzato ha selezionato i candidati migliori, che sono stati analizzati con calcoli quantistici dettagliati. Una volta confermate le previsioni teoriche, i colleghi della Rice University, guidati dalla professoressa Emilia Morosan, hanno sintetizzato i materiali e verificato che fossero effettivamente superconduttori.

Perché questa scoperta conta davvero

Per capire la portata di questo risultato, serve un po’ di contesto. In decenni di ricerca, la comunità scientifica ha identificato oltre 7.000 superconduttori, ma quasi tutti per puro caso. Il processo di valutazione teorica è talmente pesante dal punto di vista computazionale che, di fatto, solo una ventina di questi materiali sono stati previsti prima di essere scoperti. E anche quando un materiale sembra promettente sulla carta, potrebbe rivelarsi impossibile da sintetizzare o da produrre su larga scala.

L’approccio del team SuperC cambia le regole del gioco. Invece di sottoporre ogni singola combinazione a calcoli quantistici complessi, si usa l’intelligenza artificiale come filtro iniziale, concentrando le risorse computazionali solo sui candidati con le probabilità più alte. Secondo Törmä, questo metodo potrebbe permettere di analizzare miliardi di materiali, portando la ricerca dei superconduttori a temperatura ambiente a un livello completamente nuovo. Non è ancora la soluzione definitiva, ma rappresenta un passo critico nella direzione giusta. E in un campo dove ogni piccolo progresso richiede anni di lavoro, avere uno strumento capace di moltiplicare le possibilità fa tutta la differenza del mondo.

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La meccanica quantistica ha smesso da un pezzo di essere quella teoria astrusa che faceva litigare i fisici nei corridoi delle università. Quello che un secolo fa sembrava un rompicapo filosofico, buono al massimo per animare discussioni accademiche, oggi è il motore di tecnologie che toccano la vita di chiunque. Dai laser che leggono i codici a barre al supermercato fino ai sistemi di comunicazione ultrasicuri, passando per i primi prototipi di computer quantistici, il salto è stato enorme. E secondo i ricercatori, la parte più sorprendente potrebbe ancora arrivare.

A rimettere insieme i pezzi di questa storia straordinaria ci ha pensato il dottor Marlan Scully, della Texas A&M University, in un articolo pubblicato sulla rivista Science. Scully non è uno qualunque: ha co-scritto il manuale Quantum Optics, un testo che ha formato generazioni di fisici, e ha contribuito in prima persona allo sviluppo della spettroscopia laser su scala nanometrica. La sua riflessione parte da lontano, dal famoso paradosso del gatto di Schrödinger proposto nel 1935, quell’esperimento mentale in cui un gatto poteva essere contemporaneamente vivo e morto. Un’idea nata per mostrare quanto fosse bizzarra la meccanica quantistica. Oggi quella bizzarria è diventata il fondamento della crittografia quantistica e della rilevazione delle onde gravitazionali.

Dalla coerenza quantistica ai motori che sfidano la termodinamica classica

Uno dei concetti chiave che ha reso possibile tutto questo è la coerenza quantistica, quel fenomeno per cui particelle come atomi e fotoni restano coordinate tra loro anche a distanze notevoli. È grazie a questo principio che sono nati i laser, una tecnologia che inizialmente molti ritenevano irrealizzabile. Strettamente legato alla coerenza c’è poi l’entanglement quantistico, quella connessione istantanea tra particelle che Einstein definì con una certa diffidenza “azione spettrale a distanza”. Eppure proprio l’entanglement oggi rende possibili sistemi di crittografia praticamente inviolabili e migliora la sensibilità di strumenti come il LIGO, l’osservatorio che cattura increspature nello spaziotempo.

Ma la meccanica quantistica sta riscrivendo regole anche in campi insospettabili. Scully e altri ricercatori stanno esplorando i motori termici quantistici, dispositivi che sfruttando la coerenza potrebbero superare il cosiddetto limite di Carnot, il tetto massimo di efficienza imposto dalla termodinamica classica. Significa, in parole povere, che le leggi della fisica classica potrebbero non essere l’ultima parola quando si entra nel territorio quantistico.

Biologia, gravità e turbolenze: i nuovi confini della meccanica quantistica

L’influenza della meccanica quantistica ormai va ben oltre la fisica pura. In ambito biologico, tecniche come la spettroscopia Raman coerente permettono di studiare virus e strutture molecolari con una precisione fino a poco tempo fa impensabile. Sul fronte della fisica fondamentale, intere comunità di scienziati stanno cercando di riconciliare la meccanica quantistica con la relatività di Einstein, uno dei problemi aperti più ostinati della scienza moderna. C’è chi lavora sulla teoria delle stringhe, chi sulla gravità quantistica.

E poi c’è un’applicazione che nessuno si aspetterebbe: la turbolenza. Quel moto caotico di aria e fluidi che influenza il meteo, il clima e la sicurezza dei voli. Studiando l’elio superfluido, una sostanza che si comporta in modo quantistico molto particolare, i ricercatori stanno trovando schemi utili per migliorare i modelli climatici e le previsioni di tempeste.

La domanda che resta, a questo punto, è quasi ovvia: cosa ci riserva il prossimo secolo di scoperte quantistiche? La gravità può essere quantizzata? I computer quantistici rivoluzioneranno davvero la medicina? Come ha detto Scully, all’inizio del Novecento molti pensavano che la fisica fosse completa. Oggi sappiamo che l’avventura è appena cominciata.

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Il paradosso dell’informazione dei buchi neri è uno di quei rompicapi della fisica che toglie il sonno ai teorici da mezzo secolo. E adesso, un gruppo di ricercatori potrebbe aver trovato una via d’uscita davvero elegante, con implicazioni che vanno ben oltre l’astrofisica. Uno studio guidato da Richard Pinčák, pubblicato sulla rivista General Relativity and Gravitation, propone che i buchi neri non evaporino mai del tutto. Al contrario, lascerebbero dietro di sé dei minuscoli “resti” stabili, capaci di conservare tutta l’informazione che hanno inghiottito. E la parte più affascinante è che la stessa geometria a sette dimensioni alla base di questa idea potrebbe anche spiegare perché le particelle elementari hanno una massa.

Per capire il contesto, bisogna tornare agli anni Settanta e al lavoro di Stephen Hawking. Hawking dimostrò che i buchi neri non sono del tutto “neri”: emettono una debole radiazione che li fa restringere lentamente, fino a farli scomparire. Il problema? Secondo la meccanica quantistica, l’informazione non può essere distrutta. Se un buco nero evapora completamente, tutta l’informazione sulla materia caduta al suo interno sembra sparire nel nulla. Ecco il paradosso dell’informazione dei buchi neri, in tutta la sua scomoda grandezza.

Dimensioni extra e torsione dello spaziotempo

Il team di Pinčák ha lavorato su una versione della gravità nota come teoria di Einstein-Cartan, formulata in sette dimensioni su una struttura matematica chiamata varietà G2 con torsione. A differenza della Relatività Generale classica, che descrive lo spaziotempo come qualcosa che si può curvare, la teoria di Einstein-Cartan ammette anche che lo spaziotempo si possa “torcere”. Questa torsione diventa cruciale alle densità estreme della scala di Planck: genera una forza repulsiva che si oppone al collasso gravitazionale e, secondo i calcoli dei ricercatori, ferma l’evaporazione di Hawking proprio nell’ultimo istante. Il buco nero, invece di svanire, lascia un residuo stabile con una massa stimata di circa 9×10⁻⁴¹ kg.

E qui arriva la domanda ovvia: che fine fa l’informazione? Secondo il modello, il residuo funziona come un archivio a lungo termine. L’informazione quantistica viene codificata in vibrazioni longeve del campo di torsione, all’interno della geometria del residuo stesso. Per dare un’idea della capienza, un residuo lasciato da un buco nero con la massa del Sole potrebbe immagazzinare circa 1,515×10⁷⁷ qubit di informazione. Quanto basta, dicono gli autori, per risolvere il paradosso dell’informazione dei buchi neri senza toccare i fondamenti della meccanica quantistica.

Dal cosmo alle particelle: un ponte inatteso verso il campo di Higgs

Lo studio non si ferma ai buchi neri. Riducendo la geometria da sette a quattro dimensioni (quelle dello spaziotempo che sperimentiamo quotidianamente), il modello produce in modo naturale la scala elettrodebole, circa 246 GeV, strettamente legata al campo di Higgs, il meccanismo responsabile della massa delle particelle elementari. In pratica, lo stesso ingranaggio geometrico che impedisce ai buchi neri di evaporare completamente potrebbe offrire una spiegazione al cosiddetto problema della gerarchia delle masse, un altro grattacapo storico della fisica delle particelle.

Verificare tutto questo in laboratorio non sarà semplice. Le particelle associate alle dimensioni extra avrebbero masse dell’ordine di 8,6×10¹⁵ GeV, circa sette ordini di grandezza oltre la portata del Large Hadron Collider. Tuttavia, gli autori suggeriscono strade alternative: i residui stabili previsti dal modello potrebbero contribuire alla materia oscura, e tracce della geometria a sette dimensioni potrebbero nascondersi nella radiazione cosmica di fondo o nelle onde gravitazionali primordiali. Se anche solo una di queste previsioni venisse confermata, il paradosso dell’informazione dei buchi neri potrebbe non richiedere affatto una revisione della meccanica quantistica, ma piuttosto indicare una struttura più profonda della realtà, nascosta in dimensioni che ancora non riusciamo a osservare direttamente.

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Controllare il moto delle molecole dentro un liquido quantistico sembrava un traguardo ancora lontano, eppure un gruppo di fisici ha appena dimostrato che si può fare. La nuova centrifuga ottica sviluppata presso la University of British Columbia riesce a far ruotare molecole immerse in minuscole gocce di elio liquido, aprendo una finestra senza precedenti sullo studio dei superfluidi. Ed è una di quelle notizie che, nel mondo della fisica quantistica, cambia parecchie cose.

Il punto chiave è questo: i superfluidi, come l’elio raffreddato fino a temperature prossime allo zero assoluto, scorrono senza attrito. Nessuna viscosità, nessuna resistenza interna. Eppure funzionano comunque da solventi, permettendo alle molecole di dissolversi al loro interno. E qui nasce il problema: far ruotare una molecola disciolta in un fluido è complicato, perché la molecola tende ad “appesantirsi” interagendo con gli atomi circostanti. Il dottor Valery Milner, fisico associato al dipartimento di Fisica e Astronomia della UBC, usa un paragone molto efficace: è come far rotolare una palla di neve. Finché è piccola si muove facilmente, ma man mano che raccoglie altra neve diventa sempre più difficile da spostare.

Come funziona la nuova centrifuga ottica

Le centrifughe ottiche tradizionali sfruttano impulsi laser rotanti per allineare e far girare molecole nei gas. Il campo elettrico del laser ruota e le molecole lo seguono, iniziando a girare. Fin qui tutto noto. Il problema era che nessuno era mai riuscito a replicare lo stesso effetto con molecole immerse in un superfluido. Il team guidato da Milner, in collaborazione con l’Università di Friburgo, ha trovato una soluzione elegante: ha incorporato dimeri di ossido nitrico in nanogocce di elio, introducendo poi un breve ritardo tra gli impulsi laser. L’interferenza generata da questo ritardo produce una rotazione molto più lenta e stabile, aumentando quella che i ricercatori definiscono la “spinnability” delle molecole. In pratica, le rende più facili da far girare in modo controllato.

Lo studio, pubblicato su Physical Review Letters nel luglio 2026, rappresenta la prima dimostrazione riuscita di rotazione molecolare controllata dentro un superfluido. E non è un dettaglio da poco: significa poter regolare sia la direzione che la velocità di rotazione, esplorando come le molecole interagiscono con l’ambiente quantistico a diverse frequenze.

Verso i limiti della superfluidità

Il passo successivo è ancora più affascinante. Il gruppo di ricerca intende variare la frequenza di rotazione per individuare un punto critico, quello in cui la rotazione molecolare dovrebbe rallentare drasticamente perché la superfluidità inizia a cedere. Capire come e a quale frequenza avvenga questa transizione su scala atomica è una delle grandi domande aperte nella scienza della materia quantistica. “Non è ancora ben compreso come e quando questa transizione avvenga a una scala così microscopica”, spiega Milner. “È esattamente l’area che il nostro laboratorio sta esplorando adesso.”

La ricerca ha ricevuto il supporto del Natural Sciences and Engineering Research Council of Canada, della Canada Foundation for Innovation e del BC Knowledge Development Fund. E se la centrifuga ottica manterrà le promesse, potrebbe diventare uno strumento fondamentale per chiunque voglia capire davvero cosa succede dentro quei liquidi straordinari che sfidano le leggi della fisica classica.

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Sulla Stazione Spaziale Internazionale sta succedendo qualcosa di davvero straordinario. Il Cold Atom Lab della NASA, appena potenziato con un nuovo aggiornamento, è tornato operativo e sta producendo una delle forme di materia più bizzarre che la fisica conosca. Parliamo di atomi raffreddati a temperature vicine allo zero assoluto, che in quelle condizioni estreme smettono di comportarsi come particelle e iniziano a fare cose francamente assurde: si sovrappongono, si attraversano, diventano onde. Roba che nella vita quotidiana non ha il minimo senso, eppure è reale.

Il Cold Atom Lab ha le dimensioni di un piccolo frigorifero ed è controllato da Terra, dal Jet Propulsion Laboratory della NASA in California. Al suo interno, atomi di rubidio o potassio vengono prima riscaldati fino a 400 gradi centigradi per creare un gas, e poi raffreddati grazie a laser calibrati con estrema precisione. Il risultato? Temperature che scendono sotto i meno 273 gradi Celsius. A quel punto gli atomi si fondono in uno stato della materia chiamato condensato di Bose-Einstein, considerato il quinto stato della materia dopo solidi, liquidi, gas e plasma. Una specie di super onda quantistica, molto più grande di un singolo atomo, ma che obbedisce ancora alle leggi del mondo subatomico.

Perché fare questi esperimenti nello spazio

La domanda è legittima: perché non farlo sulla Terra? La risposta sta nella microgravità. Nello spazio, le onde di materia quantistica possono espandersi molto più di quanto sia possibile nei laboratori terrestri. Possono essere osservate più a lungo, raffreddate a temperature ancora più basse e lasciate interagire con la gravità in modi impossibili da replicare quaggiù. Gli ingegneri hanno compresso quello che normalmente sarebbe un laboratorio di fisica atomica grande quanto una stanza in un sistema compatto che entra in un rack della stazione.

Jason Williams, scienziato del progetto al JPL, ha spiegato che alle temperature più fredde la materia si comporta in modo radicalmente diverso da qualsiasi cosa conosciamo nella vita di tutti i giorni. La natura ondulatoria prende il sopravvento e permette misurazioni di una precisione incredibile su tempo, gravità e movimento. Con l’ultimo aggiornamento, il Cold Atom Lab ha guadagnato strumenti ancora più potenti per esplorare la natura dell’universo.

Il nuovo aggiornamento e le prospettive future

L’upgrade più recente è arrivato sulla stazione l’11 aprile 2026 ed è il quarto importante potenziamento dal 2018, anno in cui il Cold Atom Lab è stato installato. Tra le novità più rilevanti c’è una trappola magnetica ridisegnata, capace di modificare la forma delle nuvole di gas quantistico, aprendo scenari di ricerca completamente nuovi. Sono state introdotte anche sorgenti metalliche riprogettate per generare le nuvole di atomi utilizzate negli esperimenti.

Attualmente cinque team di ricerca internazionali stanno usando il laboratorio per studiare la fisica fondamentale. Ma la posta in gioco va oltre la scienza pura. Questo laboratorio orbitante è anche un banco di prova per strumenti quantistici che un giorno potrebbero servire per missioni di esplorazione spaziale, navigazione di precisione e persino per il monitoraggio gravitazionale della Terra e della Luna. Ethan Elliott, vice scienziato del progetto, ha parlato di una vera e propria rivoluzione quantistica 2.0: se la prima ha portato ai laser, ai cellulari e alle risonanze magnetiche, questa seconda fase potrebbe generare progressi tecnologici altrettanto trasformativi. Il fatto che tutto questo avvenga in orbita, dentro una scatola grande quanto un frigorifero, rende il tutto ancora più impressionante.

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Quella che Albert Einstein definì con amarezza il suo “più grande errore” potrebbe finalmente avere una spiegazione. La costante cosmologica, quel valore misterioso che descrive l’energia responsabile dell’espansione accelerata dell’universo, è da decenni al centro di uno dei rompicapi più ostinati della fisica moderna. Un gruppo di ricercatori della Brown University ha pubblicato su Physical Review Letters uno studio che propone una soluzione tanto elegante quanto inaspettata, collegando la gravità quantistica a un fenomeno della materia condensata noto come effetto Hall quantistico.

Il problema, in parole povere, è questo. Secondo la teoria quantistica dei campi, lo spazio vuoto non è affatto vuoto: pullula di fluttuazioni quantistiche che dovrebbero produrre un’energia enorme. Così enorme che la costante cosmologica, secondo i calcoli, dovrebbe essere un numero gigantesco, quasi infinito. Eppure le osservazioni astronomiche raccontano tutt’altra storia. Il valore reale è incredibilmente piccolo. Se fosse grande quanto previsto dalla teoria, galassie, stelle, pianeti e la vita stessa non sarebbero mai potuti esistere. Qualcosa, insomma, tiene a bada quell’energia. Ma cosa?

Quando la topologia dello spaziotempo protegge l’universo

Il team guidato dal fisico Stephon Alexander, insieme ai colleghi Aaron Hui e Heliudson Bernardo, ha trovato una somiglianza matematica sorprendente tra un approccio alla gravità quantistica chiamato stato di Chern-Simons-Kodama e l’effetto Hall quantistico. Quest’ultimo è un fenomeno in cui la conduttanza elettrica assume valori estremamente precisi, che restano stabili anche in presenza di difetti nel materiale. Questa stabilità deriva dalla topologia, quella branca della matematica che si occupa della “forma” profonda di un sistema, non dei dettagli superficiali.

Ed è proprio qui che la faccenda si fa interessante. I ricercatori sostengono che una protezione topologica analoga agisca anche sulla costante cosmologica. Come la topologia blocca i valori della conduttanza nell’effetto Hall quantistico, così la struttura topologica dello spaziotempo potrebbe bloccare la costante cosmologica su valori stabili, impedendo alle fluttuazioni quantistiche di farla schizzare verso l’alto. Alexander lo ha spiegato con parole piuttosto chiare: tutte le perturbazioni quantistiche che dovrebbero far esplodere il valore della costante cosmologica vengono rese inerti dalla topologia, che ne mantiene la stabilità.

Da Einstein a oggi: un errore che torna protagonista

Vale la pena ricordare il viaggio turbolento di questa costante. Einstein la introdusse nelle sue equazioni della relatività generale perché credeva che l’universo fosse statico e gli serviva un termine per bilanciare la gravità. Poi Edwin Hubble scoprì nel 1929 che l’universo si stava espandendo, e quel termine sembrò inutile. Einstein lo rimosse, definendolo il suo errore più grande. La costante cosmologica sparì dai radar per decenni, fino al 1998, quando gli astronomi scoprirono che l’espansione dell’universo sta addirittura accelerando. A quel punto il vecchio “errore” tornò prepotentemente in gioco.

Alexander sottolinea che c’è ancora molta strada da fare prima di poter confermare definitivamente questa spiegazione topologica. Però i risultati rappresentano un passo significativo, e rafforzano la credibilità dello stato di Chern-Simons-Kodama come candidato serio per una futura teoria della gravità quantistica. Come ha detto lo stesso Alexander: hanno preso qualcosa di vecchio, un approccio conservativo alla quantizzazione della gravità, e hanno scoperto qualcosa di nuovo che era sempre stato lì, nascosto sotto gli occhi di tutti.

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Una nuova teoria chiamata memoria cosmica sta facendo discutere la comunità scientifica internazionale. L’idea, sviluppata da un gruppo di ricercatori dell’Università di Leida, parte da un presupposto tanto semplice quanto rivoluzionario: l’universo non si limita a evolversi, ma registra tutto ciò che accade. Ogni evento, ogni interazione tra particelle, ogni forza che attraversa lo spaziotempo lascerebbe una traccia permanente, un’impronta quantistica conservata nel tessuto stesso della realtà. Se confermata, questa intuizione potrebbe aiutare a risolvere alcuni dei misteri più ostinati della fisica contemporanea, dalla materia oscura all’energia oscura, passando per i buchi neri.

Il framework si chiama quantum memory matrix (QMM) e poggia su un’idea ben precisa: lo spaziotempo non è liscio e continuo come ci piace immaginarlo, ma composto da minuscole “celle” discrete, ognuna capace di immagazzinare informazioni quantistiche. Ogni volta che una particella attraversa una di queste celle, o che una forza vi agisce, lo stato quantistico locale cambia leggermente. L’universo, in pratica, funzionerebbe come un gigantesco archivio cosmico.

Dal paradosso dei buchi neri alla materia oscura

Il punto di partenza è stato il famoso paradosso dell’informazione dei buchi neri. Secondo la relatività generale, tutto ciò che cade in un buco nero sparisce per sempre. Secondo la meccanica quantistica, invece, l’informazione non può essere distrutta. Un bel problema. La memoria cosmica offre una via d’uscita elegante: mentre la materia precipita nel buco nero, le celle di spaziotempo circostanti ne registrano l’impronta. Quando il buco nero evapora, quell’informazione non è perduta. Era già stata scritta nella memoria dello spaziotempo.

Ma la cosa davvero interessante è che il modello non si ferma alla gravità. I ricercatori hanno esteso il framework anche alle forze nucleari forte e debole, e persino all’elettromagnetismo. Tutto lascia tracce. E qui arrivano le conseguenze più spettacolari: gli ammassi di impronte quantistiche, secondo i calcoli, si comportano esattamente come la materia oscura. Si aggregano sotto l’effetto della gravità e spiegano il moto anomalo delle galassie senza bisogno di postulare particelle esotiche mai osservate. Quanto all’energia oscura, quando le celle di spaziotempo raggiungono la saturazione informativa, generano un’energia residua che ha la stessa forma matematica della costante cosmologica, quella forza misteriosa che sta accelerando l’espansione dell’universo.

Un universo ciclico e le prime verifiche sperimentali

Se lo spaziotempo ha una memoria finita, cosa succede quando si riempie del tutto? Secondo l’ultimo studio del gruppo, accettato per la pubblicazione sul Journal of Cosmology and Astroparticle Physics, la risposta è un universo ciclico. Ogni ciclo di espansione e contrazione deposita entropia nel registro cosmico. Quando la capacità informativa viene raggiunta, l’universo non collassa in una singolarità ma “rimbalza”, dando il via a un nuovo ciclo. I calcoli suggeriscono che siamo già al terzo o quarto ciclo, con meno di dieci ancora da percorrere. L’età informativa reale del cosmo sarebbe quindi di circa 62 miliardi di anni, non i 13,8 miliardi del ciclo attuale.

E non si tratta solo di speculazione teorica. Parti del modello QMM sono già state testate su computer quantistici reali, trattando i qubit come piccole celle di spaziotempo. I protocolli di impronta e recupero hanno restituito gli stati quantistici originali con un’accuratezza superiore al 90%. Un risultato che, oltre a validare parzialmente la teoria, potrebbe avere ricadute pratiche nella riduzione degli errori logici dei computer quantistici. Che la memoria cosmica si riveli la risposta definitiva o solo un tassello del puzzle, una cosa è certa: l’idea che l’universo sia anche memoria, e che ogni istante della storia cosmica sia ancora scritto da qualche parte, è una di quelle possibilità che cambiano il modo di guardare tutto quanto.

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Cosa succede quando si prova a spezzare una particella fondamentale di luce? La risposta, secondo un nuovo modello matematico, è tanto semplice quanto sconcertante: dal tentativo di separare un fotone non si otterrebbero due mezzi fotoni, ma nuovi fotoni che emergono letteralmente dal vuoto. Un risultato che sembra uscito da un romanzo di fantascienza, eppure poggia su basi fisiche solide e su calcoli che diversi gruppi di ricerca stanno già analizzando con grande interesse.

Perché un fotone non si può dividere

Per capire la portata di questa scoperta teorica bisogna fare un passo indietro. Un fotone è il quanto di luce, ovvero la quantità minima di energia elettromagnetica che esiste in natura. Non ha massa, viaggia alla velocità della luce e, soprattutto, è indivisibile. Almeno, così recita il manuale classico della fisica quantistica. Nessun esperimento ha mai prodotto mezzo fotone, e c’è un motivo profondo: la luce è quantizzata, il che significa che esiste solo in pacchetti interi di energia, mai in frazioni.

Il modello matematico appena proposto non mette in discussione questo principio. Anzi, lo conferma in modo spettacolare. Quando si tenta di applicare energia sufficiente per “tagliare” un fotone, quell’energia non distrugge la particella originale spaccandola in due pezzi. Quello che accade, invece, è che l’energia immessa nel sistema viene convertita in nuove particelle di luce. Il vuoto quantistico, che in realtà non è mai davvero vuoto ma pullula di fluttuazioni, risponde generando fotoni aggiuntivi. Più si spinge, più se ne creano.

Le implicazioni per la fisica e la tecnologia

Questo scenario ricorda molto un fenomeno già noto: la produzione di coppie particella e antiparticella dal vuoto, prevista dalla teoria quantistica dei campi e osservata sperimentalmente in contesti ad altissima energia. Il modello matematico relativo ai fotoni si inserisce nello stesso filone, ma con una eleganza tutta sua: dimostra che la natura protegge l’indivisibilità della luce attraverso un meccanismo creativo piuttosto che distruttivo.

Le ricadute potenziali non sono trascurabili. Se confermato sperimentalmente, questo modello potrebbe aprire strade nuove nella comprensione della elettrodinamica quantistica e, sul piano pratico, offrire spunti per tecnologie che sfruttano la generazione controllata di fotoni. Si pensi alle comunicazioni quantistiche, ai sensori di nuova generazione o ai futuri computer ottici, tutti ambiti dove la capacità di produrre fotoni in modo preciso e prevedibile rappresenta un vantaggio enorme.

Resta ovviamente il passaggio più difficile: portare tutto questo dalla carta al laboratorio. Ma il fatto che un modello matematico riesca a descrivere con tale chiarezza un comportamento così controintuitivo della luce è già di per sé un risultato notevole. La natura, ancora una volta, preferisce creare piuttosto che spezzare. E il fotone resta lì, intero, mentre dal nulla spuntano i suoi fratelli.

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Rendere i computer quantistici più affidabili è una delle sfide più ostinate della fisica contemporanea, e un gruppo di scienziati del RIKEN potrebbe aver trovato una strada davvero promettente. La loro proposta ruota attorno a un concetto affascinante: la sincronizzazione quantistica a senso unico, una sorta di strada a corsia unica per particelle sonore chiamate fononi. Il lavoro, pubblicato su Nature Communications, descrive un meccanismo teorico che combina due effetti quantistici distinti per ottenere qualcosa che fino a poco tempo fa sembrava fuori portata.

Il punto critico è sempre stato lo stesso. Le tecnologie quantistiche soffrono enormemente quando entrano in contatto con il mondo reale. Imperfezioni nella fabbricazione dei componenti, rumore ambientale, instabilità di ogni genere: tutti fattori che tendono a distruggere le delicate risorse quantistiche su cui si basano questi sistemi. Come ha spiegato Adam Miranowicz del RIKEN Center for Quantum Computing, nelle architetture convenzionali questi problemi possono sopprimere o addirittura annientare completamente le proprietà quantistiche necessarie al funzionamento. Ecco perché la comunità scientifica cerca da anni un modo per aggirare questi ostacoli senza dover ricorrere a schemi di protezione estremamente complessi.

Come funziona la sincronizzazione non reciproca dei fononi

Il concetto di sincronizzazione non reciproca non è nuovo in sé, ma realizzarlo in ambito quantistico si è sempre rivelato un rompicapo. L’idea è questa: due sistemi quantistici si sincronizzano quando l’informazione fluisce in una direzione, ma la stessa cosa non accade se si inverte il verso. Un po’ come quei componenti già usati nei sistemi a microonde e ottici, che lasciano passare i segnali solo in un senso per evitare riflessioni indesiderate. Franco Nori, figura di spicco del centro di ricerca giapponese, ha sottolineato come questa capacità trovi applicazioni che spaziano dall’elaborazione dei segnali fino a tecnologie di occultamento.

La novità dello studio firmato da Nori, Miranowicz e Deng-Gao Lai sta nell’aver unito due fenomeni quantistici separati in un unico framework. Applicando luce o un campo magnetico da una specifica direzione, i fononi si sincronizzano. Ma se la stessa influenza arriva dal lato opposto, la sincronizzazione quantistica semplicemente non si verifica. È un comportamento elegante nella sua asimmetria, e soprattutto sorprendentemente robusto.

Una stabilità che nessuno si aspettava

Ed è proprio la robustezza il dato che ha colpito di più gli stessi ricercatori. Lai ha ammesso di essere rimasto entusiasta nello scoprire che la sincronizzazione quantistica resiste anche in presenza di imperfezioni significative e di rumore ambientale consistente. Prima di questo lavoro, ottenere un risultato simile senza meccanismi di protezione elaborati era considerato sostanzialmente impossibile.

Le implicazioni pratiche sono tutt’altro che trascurabili. Se questi risultati teorici troveranno conferma sperimentale, potrebbero aprire la strada a processori quantistici più affidabili e a risorse quantistiche protette in modo intrinseco. Il team sta già guardando oltre, con piani per esplorare applicazioni nel campo del networking quantistico e dell’elaborazione di informazioni quantistiche resistente agli errori. È il tipo di ricerca che non fa rumore sui social, ma che potrebbe davvero spostare gli equilibri nel lungo periodo.

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La crittografia post-quantistica di Apple è finita sotto i riflettori dopo la pubblicazione di nuovi dettagli tecnici che raccontano come l’azienda di Cupertino stia verificando la solidità del proprio codice. Non con i classici test software, ma con qualcosa di molto più radicale: prove matematiche formali. Il 22 maggio sono stati resi pubblici sia la ricerca sia il codice sorgente che documentano questo approccio, e vale la pena capire cosa sta succedendo davvero.

Il punto di partenza è semplice da spiegare, anche se le implicazioni sono enormi. I computer quantistici del futuro, quando diventeranno abbastanza potenti, saranno in grado di scardinare buona parte dei sistemi di crittografia a chiave pubblica che oggi proteggono praticamente tutto: messaggi, transazioni bancarie, dati sanitari. Non è fantascienza, è una questione di tempo. E le grandi aziende tecnologiche lo sanno bene, tanto che la corsa per sostituire i vecchi metodi di cifratura è già partita da un pezzo.

Perché i test tradizionali non bastano più

Quello che rende interessante la mossa di Apple è la consapevolezza che i normali processi di testing del software, per quanto accurati, non offrono garanzie sufficienti quando parliamo di sistemi crittografici distribuiti su oltre 2,5 miliardi di dispositivi attivi. Stiamo parlando di iPhone, iPad, Mac e tutte le altre piattaforme dell’ecosistema. Un singolo difetto sfuggito ai controlli potrebbe esporre una quantità impressionante di utenti.

Il lavoro si concentra su corecrypto, la libreria crittografica di basso livello che Apple utilizza trasversalmente su tutti i propri dispositivi. Invece di limitarsi a verificare che il codice funzioni correttamente in scenari simulati, il team ha scelto di dimostrare matematicamente che determinate porzioni del codice rispettano le proprietà di sicurezza richieste. È un cambio di paradigma notevole, perché una prova formale non lascia margini di dubbio nel modo in cui lo fa un test empirico.

Una corsa contro il tempo per l’intero settore

Apple non è sola in questa partita. L’intero settore tecnologico sta accelerando sulla crittografia post-quantistica, cercando di arrivare preparato prima che gli attacchi quantistici diventino concretamente praticabili. Google, Microsoft e altre realtà stanno esplorando strade simili, ma la scelta di Apple di rendere pubblico il codice sorgente e la metodologia di verifica aggiunge un elemento di trasparenza che non passa inosservato.

Il messaggio che arriva da Cupertino è piuttosto chiaro: proteggere i dati degli utenti nel lungo periodo richiede qualcosa di più della semplice buona ingegneria del software. Servono fondamenta matematiche solide, costruite oggi, per resistere alle minacce di domani. E questa pubblicazione dimostra che il passaggio alla crittografia post-quantistica non è solo una questione di algoritmi nuovi, ma anche di come si verifica che funzionino davvero, senza falle nascoste che un giorno potrebbero tornare a mordere.

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